經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒、發(fā)光轉(zhuǎn)換器元件、光源、照明器以及制造經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及被涂覆的發(fā)光顆粒。
[0002] 本發(fā)明還涉及制造經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 顆粒發(fā)光材料對水是敏感的，這意味著發(fā)光材料與水反應使得形成其它材料。這 可能顯著地減弱包括發(fā)光材料的光轉(zhuǎn)化元件的性能，其可能還導致危險的和/或有毒的流 體或固體材料的產(chǎn)生。
[0004] 顆粒發(fā)光材料通常被用作窄帶光發(fā)射器以便以相對高的轉(zhuǎn)換效率獲得高質(zhì)量白 光。基于硫化物的磷光體，諸如摻雜有銪的硫硒化鈣（CaSeS)、硫化鍶（SrS)、硫化鈣（CaS)， 是用于該目的的潛在候選物。然而，這些基于硫化物的磷光體對水特別敏感，并且可以反應 形成氫氧化鈣或氫氧化鍶和硫化物氣體。除磷光體性能方面的減弱之外，H2S的釋放也是問 題，因為其是有毒、易燃且惡臭的氣體。此外，基于Ca(Se，S)的磷光體在與水反應時還可能 釋放小量H2Se氣體，其是高度有毒的。因此需要利用涂層保護磷光體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種包括水敏發(fā)光材料的經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒，其抵抗水的影 響從而得以很好的保護，并且可以以相對高效的方式制造。
[0006] 本發(fā)明第一方面提供一種經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒。本發(fā)明第二方面提供一種發(fā)光轉(zhuǎn)換 器元件。本發(fā)明第三方面提供一種光源。本發(fā)明第四方面提供一種照明器。本發(fā)明第五方 面提供一種用于制造經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒的方法。在從屬權(quán)利要求中限定有利實施例。
[0007] 依照本發(fā)明第一方面的經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒包括發(fā)光顆粒、第一涂層和第二涂層。 發(fā)光顆粒包括發(fā)光材料，其被配置成吸收第一頻譜范圍中的光并且將所吸收的光的一部分 朝向第二頻譜范圍的光轉(zhuǎn)換。發(fā)光材料可以是對水敏感的。第一涂層形成針對水的第一屏 障(在發(fā)光顆粒周圍)并且包括金屬氧化物或基于氮化物、磷化物、硫化物的涂層。第二涂層 形成針對水的第二屏障(在具有第一涂層的發(fā)光顆粒周圍）并且包括基于硅的聚合物或者 包括來自A1P04，Si02，A1203和LaP04的組的材料之一的連續(xù)層。第一涂層和第二涂層是 光透射的。第一涂層封裝發(fā)光顆粒并且第二涂層封裝具有第一涂層的發(fā)光顆粒。
[0008] 換言之，發(fā)光顆粒涂覆有混合型涂層，其包括均形成針對水的屏障的至少兩個層。 具體地，兩個層的組合提供針對水的良好屏障，并且發(fā)光材料不會由于與水的化學反應而 劣化，并且在使用期間屏障還保持其性質(zhì)，因為第二涂層是相對抗刮擦的。
[0009]由于發(fā)光顆粒的水敏感性，因而看起來合理的是使用在涂覆過程中不將發(fā)光材料 暴露給水或者在非常有限的程度上將發(fā)光材料暴露給水的涂覆技術(shù)。在涂覆技術(shù)領(lǐng)域中， 已經(jīng)建議層沉積技術(shù)(諸如原子層沉積、化學氣相沉積或物理氣相沉積）以在水敏顆粒周圍 創(chuàng)建金屬氧化物的抗水層。然而，這些金屬氧化物薄層(或基于氮化物、磷化物或硫化物的 涂層）通常具有欠佳的抗刮擦性，使得發(fā)光顆粒涂層可能例如在磷光體元件的生產(chǎn)期間或 在使用期間受損。因而，為了利用這樣的技術(shù)制造相對可靠的水屏障，金屬氧化物層(或基 于氮化物、磷化物或硫化物的涂層）必須是相對厚的，這導致相對高的成本。
[0010] 本發(fā)明人已經(jīng)意識到，盡管發(fā)光材料是水敏感的，但是可使用的涂覆技術(shù)不限于 層沉積技術(shù)。利用包括兩個不同層并且可以利用兩個不同涂覆技術(shù)提供的混合型涂層，可 以在發(fā)光顆粒周圍制得高質(zhì)量的水屏障，而同時制造成本保持在可接受的限度內(nèi)并且單個 金屬氧化物層的特定缺點得以克服。經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒包括金屬氧化物的第一薄涂層，其 足以針對水保護發(fā)光材料，使得第二涂層可以利用其中涉及水或其它液體的涂覆技術(shù)來制 造。其中涉及水的這樣的涂覆技術(shù)一般便宜得多，并且它們提供在經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒的外 部制造機械穩(wěn)定的涂層的可能性。特別地，這樣的機械穩(wěn)定的涂層是抗刮擦的。根據(jù)本發(fā) 明的第二涂層例如利用溶膠凝膠技術(shù)來制造。
[0011] 發(fā)光材料可以是對水敏感的。在該文檔的上下文中，這意味著發(fā)光材料與水反應 使得發(fā)光材料變?yōu)榱拥?發(fā)光)特性和/或劣化。一般而言，當發(fā)光材料與水反應時，形成新 材料并且在特定情況下這樣的材料可能是危險的或有毒的。
[0012] 在第一涂層和第二涂層的上下文中使用術(shù)語封裝。當?shù)谝煌繉臃庋b發(fā)光顆粒時， 在本發(fā)明的上下文中，這意味著發(fā)光顆粒被第一涂層所圍繞，或者第一涂層圍封發(fā)光顆粒。 然而，未必就是第一涂層與發(fā)光顆粒直接接觸?？梢栽诎l(fā)光顆粒與第一涂層之間提供其它 層。第二涂層封裝提供有第一涂層的發(fā)光顆粒。因而，發(fā)光顆粒以及第一涂層被第二涂層 所圍繞一一換言之，第二涂層圍封第一涂層和發(fā)光顆粒。然而，未必就是第二涂層直接應用 于第一涂層的頂部，可以在第一涂層與第二涂層之間提供其它層。
[0013] 第一涂層和第二涂層形成針對水的屏障，這意味著基本上沒有水可以貫穿涂層。 在實際實施例中，這意味著水相對難以穿過第一涂層和/或第二涂層。至少第一涂層和第 二涂層的組合不能被水貫穿。要指出的是，這涉及處于良好條件下時，即意味著未受損時的 第一涂層和第二涂層。當相應層局部受損時，不排除相應層允許某些水局部地貫穿相應層。
[0014] 第一涂層和第二涂層是光透射的，這意味著撞擊在相應層上的光的至少一部分通 過相應層透射。因而，第一層和第二層可以是完全或部分透明的，或者可以是半透明的。在 實施例中，撞擊在涂層上的90%以上的光通過涂層透射。第一涂層和/或第二涂層由于制 得涂層的材料的特性而是光透射的。例如，涂層可以由透明材料制得，即便層是相對厚的。 在另一實施例中，第一涂層和/或第二涂層足夠薄使得相應層在相對厚的層中制造時變?yōu)?光透射的而同時制得層的材料不是透明或半透明的。
[0015] 在第一涂層中使用的金屬氧化物的示例為Zn0，Ti02，Al203或Zr02。在第一涂層中 使用的透明氮化物、磷化物和硫化物的示例為TiN，Si3N4,Hf3N4,Zr3N4,InP，GaP或ZnS。
[0016] 可選地，發(fā)光材料包括硫化物（S)或者包括硒化物（Se)。存在具有綠色或橙色/ 紅色頻譜范圍中的光發(fā)射譜的可用發(fā)光材料，其包括硫化物和硒化物。這些材料通常對水 是敏感的，并且尤其在化學反應期間形成包括硫化物或硒化物的氣體時，可能形成有毒和/ 或危險的氣體，諸如H2S或H2Se氣體。根據(jù)本發(fā)明的混合型涂層的使用防止發(fā)生這些反應。 發(fā)光材料還可以選自正硅酸鹽或硫代鎵酸鹽的組。這些材料也可以與水反應，其至少導致 劣化的發(fā)光材料。
[0017] 可選地，發(fā)光材料包括材料硫化I丐（CaS)、硫化鎖（SrS)、硫硒化|丐（CaSeS)中的至 少一個。這些材料通常摻雜有銪（Eu)以獲得其發(fā)光特性。該可選實施例的材料具有紅色 頻譜范圍中的光發(fā)射譜并且具有相對窄的光發(fā)射譜(光發(fā)射譜的半高全寬小于100納米， 并且可選地小于60納米)。這些材料對于以相對高的轉(zhuǎn)換效率獲得高質(zhì)量的白光而言是有 利的。
[0018] 可選地，發(fā)光顆粒的直徑小于200微米。如果發(fā)光顆粒足夠小，則其具有相對大的 表面積，因而光可以撞擊到相對大的面積，因而相對大量的光可以被吸收以用于朝向第二 頻譜范圍的光轉(zhuǎn)換。顆粒的直徑被限定為與顆粒相交的所有可能假想線的所有交叉距離中 的最大者。在其它具體實施例中，可能有利的是具有足夠大使得第一頻譜范圍的光(其為被 發(fā)光顆粒吸收的光）不能夠通過發(fā)光材料部分透射的發(fā)光顆粒，這意味著在使用時較少的 第一頻譜范圍的光通過包括經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒的層透射。
[0019] 可選地，第一涂層的厚度在從5-30納米的范圍內(nèi)，并且在另一可選實施例中，第 一涂層的厚度在從10-20納米的范圍內(nèi)。如果第一涂層具有這樣的厚度，則其形成針對水 的有效屏障，并且要求相對小量的材料和/或處理時間來制造層。沿著垂直于第一涂層取 向的線測量厚度。
[0020] 可選地，第二涂層的厚度在從30-80納米的范圍內(nèi)，并且在另一可選實施例中，第 二涂層的厚度在從40-60納米的范圍內(nèi)。如果第二涂層具有這樣的厚度，則其形成針對水 的有效屏障，并且要求相對小量的材料和/或處理時間來制造層。沿著垂直于第二涂層取 向的線測量厚度。
[0021] 可選地，經(jīng)涂覆的發(fā)光顆粒還包括夾在第一涂層與第二涂層之間的第三涂層。第 三涂層是金屬氧化物層、基于硅樹脂的聚合物層、或來自A1P04,Si02,A1203和LaP04組的材 料之一的連續(xù)層中的一個。第三涂層是光透